Chemische Laser (chemical lasers)

Zusammenfassung

Bei einem chemischen Laser wird die Besetzungsinversion und die Laserstrahlung direkt durch eine chemische Reaktion erzeugt [vgl. Chester 1976, Gross & Bott 1976, Kompa 1973, Ultee 1979]. In diesem Sinne gelten die gasdynamischen CO₂-Laser (vgl. Kap. 12.6.2) nicht als chemische Laser. Chemische Laser benützen die Reaktionsenergie einer chemischen Reaktion, meist zwischen gasförmigen Medien, welche größtenteils in Form von Vibrationsenergie der Moleküle gespeichert ist. Die Laserübergänge sind daher oft Vibrations-Rotationsübergänge innerhalb des elektronischen Grundzustandes im entsprechenden Wellenlängenbereich zwischen 3 und 10µm. Die chemische Energie wird direkt in kohärente Strahlungsenergie umgewandelt, mit nur geringer oder gar keiner Zufuhr von elektrischer oder einer andern Form von Energie. Praktische Lasersysteme sind jedoch meist keine „rein“ chemischen Laser, da die reagierenden Atome oder Moleküle oft durch eine elektrische Entladung, Photolyse, Elektronenstrahlanregung, etc. präpariert werden. Aufgrund der großen Energiemenge, die in einer chemischen Reaktion zur Verfügung steht, lassen sich hohe Laserleistungen erwarten. Eine chemische Reaktion muß folgende Kriterien erfüllen, um für einen chemischen Laserprozeß geeignet zu sein:

• i) Sie muß exotherm sein.

• ii) Falls das Reaktionsprodukt in mehreren angeregten Zuständen gebildet wird, wie z. B. im Falle von HF, so muß die Produktionsrate in einen höheren Zustand im allgemeinen größer als diejenige in einen tieferen Zustand sein.

• iii) Die absolute Produktionsrate muß genügend groß sein, um die Verluste durch spontane Emission und Stoßrelaxation zu überwiegen.